светосильный объектив
| Классы МПК: | G02B13/14 для инфракрасных или ультрафиолетовых лучей G02B9/60 с пятью линзами |
| Автор(ы): | Гришина Л.И. |
| Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2000-08-17 публикация патента:
10.04.2002 |
Светосильный объектив содержит четыре компонента. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а четвертый содержит двояковыпуклую линзу, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный с ней. При этом выполняются указанные в формуле изобретения соотношения между фокусными расстояниями объектива и его компонентов, толщинами и воздушными промежутками, а также радиусами кривизны. Обеспечивается создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1:1,7 и угловым полем в пространстве предметов больше 18o при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю. 3 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Светосильный объектив, содержащий четыре компонента, первый и четвертый из которых - положительные, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, а четвертый содержит двояковыпуклую линзу, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный с ней, при этом имеют место следующие соотношения:0,55f"<f"
f"123 - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов;
f"4 - фокусное расстояние четвертого компонента;
d1, d2, d3, d4, d5 - толщины и воздушные промежутки в объективе;
r3, r4 - радиусы кривизны линзы второго компонента;
r6 - второй радиус кривизны линзы третьего компонента.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, и может быть использовано в приборах ночного видения, в частности, работающих с приемниками на основе ПЗС-матриц с размерами 1/3", 1/2". Известны конструкции светосильных объективов, описанные, например, в выложенных заявках Японии 58-196516(А), кл. G 02 В 13/02, опубл. 16.11.83 г. и 2-304408(А), кл. G 02 В 13/02, опубл. 18.12.90 г. Они содержат 4 или 5 линз и имеют относительное отверстие около 1:4,1 и 1:3,45 при значительной длине конструкции. Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является четырехкомпонентный объектив, описанный в выложенной заявке Японии 55-124115(А), кл. G 02 В 13/02, опубл. 25.09.80 г. Он содержит следующие последовательно расположенные компоненты:- первый и второй компоненты - положительные мениски, обращенные выпуклостью к предмету,
- третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,
- четвертый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Имеют место следующие соотношения:
где f - фокусное расстояние объектива,
f12 - фокусное расстояние первого, второго компонентов,
f123 - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов,
d1, d2, d3, d4, d5, d6 - толщины и воздушные промежутки в объективе,
r6 - второй радиус кривизны линзы третьего компонента,
n1, n2, n3, n4 - показатели преломления материалов линз,
1, 2, 3, 4 - коэффициенты Аббе материалов линз компонентов. Данный объектив имеет малое относительное отверстие 1;2,8. Задачей изобретения является создание светосильного объектива с относительным отверстием не менее 1:1,7 и угловым полем в пространстве предметов больше 18 град. при одновременном хорошем качестве изображения точки на оси и по полю. Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, содержащем четыре компонента, первый и четвертый из которых - положительные, второй - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, в отличие от известного первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, а четвертый содержит двояковыпуклую линзу, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный с ней, при этом имеют место следующие соотношения:0,55 f" < f"12 < 0,7 f",
11,5 f" < f"123 < 13,5 f",
0,5 f" < f"4 < 0,65 f",
0,4 "f < d1+d2+d3+d4+d5 < 0,6 f",
0,65 < r3/r4 < 0,75,
0,22 f" < r6 < 0,3 f",
где f" - фокусное расстояние всего объектива,
f"12 - фокусное расстояние первого, второго компонентов,
f"123 - фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов,
f"4 - фокусное расстояние четвертого компонента,
d1, d2, d3, d4, d5 - толщины и воздушные промежутки в объективе,
r3, r4 - радиусы кривизны линзы второго компонента. r6 - второй радиус кривизны линзы третьего компонента. На фиг. 1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 и 3 - графики аберраций объектива. Объектив (фиг. 1) содержит последовательно расположенные по ходу луча четыре компонента: первый - двояковыпуклая линза 1, второй - положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к предмету, третий компонент - отрицательный мениск 3, обращенный вогнутостью к изображению, четвертый - отрицательный мениск 4, обращенный вогнутостью к изображению, склеенный с двояковыпуклой линзой 5. Апертурная диафрагма расположена за третьим компонентом 3. Объектив работает следующим образом. Параллельный световой поток от объекта, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит последовательно через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического изображения (не показан). В качестве конкретного примера реализации изобретения рассчитан объектив с конструктивными данными, представленными в таблице. Фокусное расстояние объектива
f" = 25,01 мм
Фокусное расстояние первого компонента
f"1 = 26,14 мм
Фокусное расстояние второго компонента
f"2 = 42,74 мм
Фокусное расстояние третьего компонента
f"3 = -8,69 мм
Фокусное расстояние четвертого компонента
f"4 = 13,21 мм
Фокусное расстояние первого, второго компонентов
f"12 = 16,11 мм
Фокусное расстояние первого, второго, третьего компонентов
f"123 = 316,53 мм
Задний фокальный отрезок
S"F" = 10,36 мм. В объективе соблюдены следующие соотношения:
13,755 мм < f"12 = 16,11 мм < 17,507 мм,
287,61 мм < f"123 = 316,53 мм < 337,635 мм,
12,505 мм < f"4 = 13,21 мм < 16,256 мм,
10 мм < d1+d2+d3+d4+d5 < 12,65 мм < 15,01 мм,
0,65 < r3/r4 = 0,6966 < 0,75,
5,502 мм < r6 = 6,368 мм < 7,503 мм. Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики:
относительное отверстие 1:1,7
угловое поле в пространстве предметов 2
=18o24"спектральный диапазон (0,6...0,75...1,0)мкм
линейное поле изображения 2y"=8 мм
длина оптической системы
L=
d+S"F"=24,75+10,36=35,11мм=1,4f",где
d - сумма толщин и воздушных промежутков в объективе,S"F" - задний фокальный отрезок,
продольная сферическая аберрация(по зоне) - (-0,016) мм
меридиональная кривизна изображения - 0,071 мм
сагиттальная кривизна изображения - (-0,053) мм
дисторсия - (-0,72)%
Апертурная диафрагма расположена за линзой 3 на расстоянии 2,2 мм от нее, диаметр апертурной диафрагмы равен 7,4 мм. Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата по сравнению с ближайшим аналогом: увеличено относительное отверстие объектива до 1:1,7 при угловом поле в пространстве предметов 18o24" и хорошем качестве изображения точки на оси и по полю:
продольная сферическая аберрация (по зоне) - (-0,016) мм
меридиональная кривизна изображения - 0,071 мм
сагиттальная кривизна изображения - (-0,053) мм
дисторсия - (-0,72)%,
Класс G02B13/14 для инфракрасных или ультрафиолетовых лучей
Класс G02B9/60 с пятью линзами
